주행 중인 차량의 압력을 전기 에너지로 활용해 도로 위 센서를 작동시킬 수 있는 기술이 개발됐다. 해당 기술이 활용되면 블랙아이스 등 도로 노면의 변화 상황도 실시간으로 파악할 수 있게 된다.
한양대는 성태현 전기·생체공학부 교수팀이 도로를 주행하는 차량의 하중을 이용해 전기를 생산하는 ‘압전(壓電) 발전장치’를 개발했다고 21일 밝혔다. 차량이 도로 위를 달릴 때 발생하는 에너지는 진동, 변형, 마찰로 인한 기계 에너지 형태로 소비된다. 도로 위에서 버려지는 이 에너지를 전기 에너지로 활용하는 ‘에너지 하베스팅(energy harvesting)’ 연구가 세계적으로 이뤄지고 있지만 낮은 발전량으로 인해 상용화 단계엔 이르진 못했다.
성 교수팀은 발전량을 높이기 위해 전력 밀도가 높은 세라믹 압전 소재를 활용했다. 이 소재를 도로 노면에 적용하면 차량으로 인해 발생하는 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 성 교수팀이 개발한 압전 발전장치는 차량 한 대가 지나갈 때마다 전력 10밀리와트(mW) 규모의 무선 센서를 10초가량 발전시킬 만큼의 전력을 생산하는 데 성공했다. 기존 해외 연구 결과보다 10배 이상 많은 발전량이다.
해당 연구가 상용화되면 외부 전력 공급 없이도 도로 노면의 온도, 습도, 압력, 변형 등을 측정하는 센서를 작동시킬 수 있다. 이를 통해 겨울철 교통사고 원인으로 지목되는 블랙아이스 유무를 미리 파악하는 등의 사고 예방 시스템을 구축할 수 있게 될 전망이다.
성 교수는 이 연구 성과를 바탕으로 지난 10월 에너지 환경 분야의 노벨상으로 꼽히는 ‘에니 상(Eni Awards)’의 2020년 수상 후보자로도 추천 받았다. 이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원과 한국도로공사 도로교통연구원의 지원을 받아 진행됐다.
이주현 기자 deep@hankyung.com
